探究電阻電感和電容的作用高二物理教案

　　三維教學(xué)目標

　　1、知識與技能

　　(1)理解為什么電感對交變電流有阻礙作用;

　　(2)知道用感抗來表示電感對交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān);

　　(3)知道交變電流能通過電容器。知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用;

　　(4)知道用容抗來表示電容對交變電流的阻礙作用的大小。知道容抗與哪些因素有關(guān)。

　　2、過程與方法

　　(1)培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的思維習(xí)慣;

　　(2)培養(yǎng)學(xué)生用學(xué)過的知識去理解、分析新問題的習(xí)慣。

　　3、情感、態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)學(xué)生有志于把所學(xué)的物理知識應(yīng)用到實際中去的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

　　教學(xué)重點：

　　電感、電容對交變電流的阻礙作用。感抗、容抗的物理意義。

　　教學(xué)難點：

　　感抗的概念及影響感抗大小的因素。容抗概念及影響容抗大小的因素。

　　教學(xué)方法：

　　實驗法、閱讀法、講解法。

　　教學(xué)手段：

　　雙刀雙擲開關(guān)、學(xué)生用低壓交直流電源、燈泡(6 V、0.3 A)、線圈(用變壓器的副線圈)、電容器(103 F、15 V與200 F、15 V)2個、兩個扼流圈、投影片、投影儀。

　　(一)引入新課

　　在直流電路中，影響電流跟電壓關(guān)系的只有電阻。在交變電流路中，影響電流跟電壓關(guān)系的，除了電阻外，還有電感和電容。電阻器、電感器、電容器是交變電流路中三種基本元件。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)電感、電容對交變電流的影響。

　　(二)進行新課

　　1、電感對交變電流的阻礙作用

　　演示：電阻、電感對交、直流的影響。實驗電路如下圖甲、乙所示：

　　[來源: ]

　　演示甲圖，電鍵分別接到交、直流電源上，引導(dǎo)學(xué)生觀察兩次燈的亮度(燈的亮度相同。說明電阻對交流和直流的阻礙作用相同。)

　　演示乙圖，電鍵分別接到交、直流電源上，引導(dǎo)學(xué)生觀察兩次燈的亮度(電鍵接到直流上，亮度不變;接到交流上時，燈泡亮度變暗。說明線圈對直流電和交變電流的阻礙作用不同。)

　　線圈對直流電的阻礙作用只是電阻;而對交變電流的阻礙作用除了電阻之外，還有電感。

　　問題1：為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢?

　　答：由電磁感應(yīng)的知識可知，當線圈中通過交變電流時，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的變化。[來源: ]

　　問題2：電感對交變電流阻礙作用的大小，用感抗來表示。感抗的大小與哪些因素有關(guān)?請同學(xué)們閱讀教材后回答。

　　答：感抗決定于線圈的自感系數(shù)和交變電流的頻率。線圈的自感系數(shù)越大，自感作用就越大，感抗就越大;交變電流的頻率越高，電流變化越快，自感作用越大，感抗越大。

　　線圈在電子技術(shù)中有廣泛應(yīng)用，有兩種扼流圈就是利用電感對交變電流的阻礙作用制成的。出示扼流圈，并介紹其構(gòu)造和作用。

　　(1)低頻扼流圈

　　構(gòu)造：線圈繞在閉合鐵芯上，匝數(shù)多，自感系數(shù)很大。

　　作用：對低頻交變電流有很大的阻礙作用。即通直流、阻交流。

　　(2)高頻扼流圈

　　構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體芯上，線圈匝數(shù)少，自感系數(shù)小。

　　作用：對低頻交變電流阻礙小，對高頻交變電流阻礙大。即通低頻、阻高頻。

　　2、交變電流能夠通過電容器

　　演示：電容對交、直流的影響。實驗電路如圖所示：

　　開關(guān)S分別接到直流電源和交變電流源上，觀察現(xiàn)象(接通直流電源，燈泡不亮;接通交變電流源，燈泡亮了說明了直流電不能夠通過電容器，交變電流能夠通過電容器。)

　　電容器的兩極板間是絕緣介質(zhì)，為什么交變電流能夠通過呢?用CAI課件展示電容器接到交變電流源上，充、放電的動態(tài)過程。強調(diào)自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的絕緣介質(zhì)，只是當電源電壓升高時電容器充電，電荷向電容器的極板上集聚，形成充電電流;當電源電壓降低時電容器放電，電荷從電容器的極板上放出，形成放電電流。電容器交替進行充電和放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流通過了電容器。

　　3、電容器對交變電流的阻礙作用

　　演示：電容器對交變電流的影響：將剛才實驗電路中1000 F，15 V的電容器去掉，觀察燈泡的亮度，說明了什么道理?

　　答：燈泡的亮度變亮了。說明電容器對交變電流也有阻礙作用。(的確是這樣。物理上用容抗來表示電容器對交變電流阻礙作用的大小。)

　　問題2：容抗跟哪些因素有關(guān)呢?請同學(xué)們閱讀教材后回答。

　　答：容抗決定于電容器電容的大小和交變電流的頻率。電容越大，在同樣電壓下電容器容納電荷越多，因此充放電的電流越大，容抗就越小;交變電流的頻率越高，充放電進行得越快，充放電電流越大，容抗越小。即電容器的電容越大，交變電流頻率越高，容抗越小。

　　電容器具有通交流、隔直流通高頻、阻低頻的特點。

　　4、課堂總結(jié)、點評

　　本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題：

　　1、由于電感線圈中通過交變電流時產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流變化，對交變電流有阻礙作用。電感對交變電流阻礙作用大小用感抗來表示。線圈自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，感抗越大，即線圈有通直流、阻交流或通低頻，阻高頻特征。

　　2、交變電流通過電容器過程，就是電容器充放電過程。由于電容器極板上積累電荷反抗自由電荷做定向移動，電容器對交變電流有阻礙作用。用容抗表示阻礙作用的大小。電容器的電容越大，交流的頻率越高，容抗越小。故電容器在電路中有通交流、隔直流或通高頻、阻低頻特征。

　　5、實例探究

　　電感對交變電流的影響

　　【例1】如圖所示電路中，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內(nèi)阻為零。電壓表內(nèi)阻無限大，交流電源的電壓u=220 sin10t V。若保持電壓的有效值不變，只將電源頻率改為25Hz，下列說法中正確的是( )

　　1. 電流表示數(shù)增大 B.電壓表示數(shù)減小 C.燈泡變暗 D.燈泡變亮

　　電感和電容對交變電流的影響

　　例2、圖所示是電視機電源部分的濾波裝置，當輸入端輸入含有直流成分、交流低頻成分的電流后，能在輸出端得到較穩(wěn)定的直流電，試分析其工作原理及各電容和電感的作用。

　　6、鞏固練習(xí)

　　1、關(guān)于低頻扼流圈，下列說法正確的是

　　A.這種線圈的自感系數(shù)很小，對直流有很大的阻礙作用 B.這種線圈的自感系數(shù)很大，對低頻電流有很大的阻礙作用

　　C.這種線圈的自感系數(shù)很大，對高頻交流的阻礙作用比低頻交流的阻礙作用更大

　　D.這種線圈的自感系數(shù)很小，對高頻交流的阻礙作用很大而對低頻交流的阻礙作用很小

　　2、在圖所示電路中，u是有效值為200 V的交流電源，C是電容器，R是電阻。關(guān)于交流電壓表的示數(shù)，下列說法正確的是 ( )

　　A.等于220 V B.大于220 V C.小于220 V D.等于零

　　3、在圖所示的電路中，a、b兩端連接的交流電源既含高頻交流，又含低頻交流;L是一個25 mH的高頻扼流圈，C是一個100 pF的電容器，R是負載電阻，下列說法中正確的是 ( )

　　A.L的作用是通低頻，阻高頻 B.C的作用是通交流，隔直流

　　C.C的作用是通高頻，阻低頻 D.通過R的電流中，低頻電流所占的百分比遠遠大于高頻交流所占的百分比

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